JP2014111926A - Muffler and engine work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に刈払機、チェンソー、カッターおよびブロア等のエンジン作業機に用いられるのに好適なマフラーに関し、特に排気ガス低減および出力特性向上を図り、部品構成の改良による各部品の生産性および精度の向上を図ることができるマフラー及びそれを用いたエンジン作業機に関する。 The present invention relates to a muffler suitable mainly for use in engine working machines such as a brush cutter, a chain saw, a cutter, and a blower. In particular, the exhaust gas is reduced and the output characteristics are improved. The present invention also relates to a muffler capable of improving accuracy and an engine working machine using the muffler.
小型、軽量、高出力を求められる携帯型のエンジン作業機では、2サイクルエンジンが広く採用されている。2サイクルエンジンは排気、掃気行程時の新気の排気口への吹き抜けにより、低出力、高排気ガスとなる課題があり、それを防止するため掃気口または排気口の数や形状を工夫したもの、あるいは空気を先導させた層状掃気方式が知られている。特許文献1では、排気ポートから延びる接続管路に、一方の端部が閉鎖され他方の開放端部が接続されるブランチ管路を接続して排気の圧力脈動効果を確実に得ることができるようにしたマフラーが開示されている。また特許文献1のマフラーは、接続管路の接続口はクランクケース側に向くようにU字形状に湾曲させ、膨張室40をシリンダとクランクケースからなるエンジンブロックと接続管路の湾曲した空間内に配置するようにしてマフラーの膨張室容量を稼ぎつつ小型化を図っている。
2. Description of the Related Art Two-cycle engines are widely used in portable engine working machines that are required to be small, light, and have high output. The two-cycle engine has a problem of low output and high exhaust gas due to the blowout of fresh air to the exhaust port during exhaust and scavenging strokes. To prevent this, the number and shape of the scavenging ports or exhaust ports are devised. Alternatively, a layered scavenging system in which air is led is known. In Patent Document 1, it is possible to reliably obtain an exhaust pressure pulsation effect by connecting a branch pipe line where one end is closed and the other open end part is connected to a connection pipe extending from the exhaust port. A muffler is disclosed. Further, the muffler of Patent Document 1 has a connection port with a connection port curved in a U-shape so as to face the crankcase side, and the
通常、手持ち式エンジン工具に設けられる圧力脈動式マフラーは、製品小型化の観点や周辺部品の構成上、マフラーの高さ、横幅、奥行きが制限されてしまうが多い。このため、特許文献1の技術では、膨張室を湾曲させた接続管路とエンジンの間に配置し、膨張室をエンジンの形状に沿った形状とすると共に接続管路を膨張室の外側を隣接させることで、高さ、横幅、奥行きの制限された空間の中でも、接続管路の長さを十分確保することが可能なマフラーを実現した。加えて、接続管路の途中に分岐部を設け、分岐部から一方の端部が閉鎖されたU字状のブランチ管路(ブランチパイプ)を接続することで排気の圧力脈動による低排気ガス、高出力の効果を得ることが可能なマフラーを実現した。しかしながら、更なる排気圧力脈動効率の向上を図るために膨張室を外側にさらに拡大しようとすると、膨張室の外側に沿って設けた接続管路によりその拡大が阻害されてしまう。また、接続管路を避けるようにして、接続管路以外の部分だけ膨張室を拡大しようとすると、エンジン作業機の幅が大きくなったり、マフラーのハウジングの形状が複雑になってプレス加工による安価な製造ができなくなったりして、製造コストの上昇に繋がってしまう。 Usually, the pressure pulsation type muffler provided in a hand-held engine tool is often limited in height, width, and depth from the viewpoint of product miniaturization and the configuration of peripheral parts. For this reason, in the technique of Patent Document 1, the expansion chamber is disposed between the connection pipe line and the engine, the expansion chamber is formed along the shape of the engine, and the connection pipe line is adjacent to the outside of the expansion chamber. By doing so, we realized a muffler that can secure the length of the connecting pipeline sufficiently in the space where the height, width, and depth are limited. In addition, a low exhaust gas due to pressure pulsation of exhaust gas by connecting a U-shaped branch pipe (branch pipe) with a branch portion provided in the middle of the connection pipe and one end closed from the branch, A muffler that can achieve a high output effect has been realized. However, if the expansion chamber is further expanded outside in order to further improve the exhaust pressure pulsation efficiency, the expansion is hindered by the connecting pipe line provided along the outside of the expansion chamber. Also, if you try to expand the expansion chamber only in the part other than the connection line so as to avoid the connection line, the width of the engine work machine becomes large, the shape of the muffler housing becomes complicated, and it is cheaper by pressing. If it becomes impossible to manufacture correctly, it will lead to an increase in manufacturing cost.
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的はシリンダの排気出口とマフラーの膨張室流入口を接続する接続管をうまく取り回すことにより膨張室の容量を確保したマフラーを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide a muffler in which the capacity of the expansion chamber is ensured by successfully routing a connecting pipe that connects the exhaust outlet of the cylinder and the expansion chamber inlet of the muffler. It is in.
本発明の他の目的はシリンダの排気出口とマフラーの膨張室流入口を接続する接続管路をうまく取り回し、接続管路にU字状のブランチ管路をさらに接続することで圧力脈動の効果を高めたマフラーを提供することにある。 Another object of the present invention is to effectively connect the connecting pipe line connecting the exhaust outlet of the cylinder and the expansion chamber inlet of the muffler, and further connect the U-shaped branch pipe to the connecting pipe to increase the effect of pressure pulsation. The aim is to provide an enhanced muffler.
本発明のさらに他の目的は、組立て構造を改良して、安価に製造ができて信頼性を高めたマフラーを提供することにある。 It is still another object of the present invention to provide a muffler with improved assembly structure, which can be manufactured at low cost and has high reliability.
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。 The characteristics of representative ones of the inventions disclosed in the present application will be described as follows.
本発明の一つの特徴によれば、膨張室の外壁を構成する前ハウジングと後ハウジングを有し、エンジンのシリンダに固定されるマフラーであって、後ハウジングにはシリンダに形成された排気ポートに接続される開口部が設けられ、開口部から前ハウジングの内壁に沿って配管されて膨張室内に開口する接続管路を設けた。接続管路は、膨張室に開口する端部がエンジンのクランクケース側に向くように略U字形状に形成されると小型化が可能となる。また、前ハウジングと後ハウジングの間に仕切板を設け、膨張室を後ハウジング側の第一膨張室と前ハウジング側の第二膨張室に区切るようにして接続管路が第二膨張室を通って第一膨張室内に延びるようにした。第一膨張室と第二膨張室の容積比率は、第一膨張室:第二膨張室=3:7〜7:3になるように設定できるが、特に、第一膨張室の容積が第二膨張室の容積よりも大きくなるように設定すると好ましい。 According to one aspect of the present invention, there is provided a muffler having a front housing and a rear housing constituting the outer wall of the expansion chamber, and fixed to an engine cylinder. The rear housing has an exhaust port formed in the cylinder. An opening to be connected was provided, and a connecting pipe routed from the opening along the inner wall of the front housing to open into the expansion chamber was provided. If the connection pipe is formed in a substantially U shape so that the end opening to the expansion chamber faces the crankcase side of the engine, the connection pipe can be reduced in size. In addition, a partition plate is provided between the front housing and the rear housing, and the connection line passes through the second expansion chamber so that the expansion chamber is divided into a first expansion chamber on the rear housing side and a second expansion chamber on the front housing side. Extending into the first expansion chamber. The volume ratio of the first expansion chamber and the second expansion chamber can be set so that the first expansion chamber: the second expansion chamber = 3: 7 to 7: 3. It is preferable to set it to be larger than the volume of the expansion chamber.
本発明の他の特徴によれば、仕切板には、第一膨張室から第二膨張室への開口部と、接続管路を貫通させる貫通穴又は切り欠き部が設けられる。接続管路の前ハウジングの内壁に対向する面の一部が開口しており、開口を前ハウジングの内壁に接するように接極管路を固定することにより開口を塞ぐように構成した。接続管路の途中に分岐部が設けられ、分岐部に、一端が分岐部に接続され他端が閉鎖されたブランチ管路が形成される。ブランチ管路は、前ハウジングと後ハウジングの分割面に沿って配管され、例えば前ハウジングに形成された湾曲状の切抜部に湾曲状のブランチ部材を接合して形成される。 According to another feature of the present invention, the partition plate is provided with an opening from the first expansion chamber to the second expansion chamber, and a through hole or notch that allows the connecting pipe to pass therethrough. A part of the surface of the connection pipe line facing the inner wall of the front housing is open, and the opening is closed by fixing the armature pipe line so that the opening touches the inner wall of the front housing. A branch part is provided in the middle of the connecting pipe, and a branch pipe having one end connected to the branch part and the other end closed is formed in the branch part. The branch pipe line is piped along a split surface between the front housing and the rear housing, and is formed by joining a curved branch member to a curved cutout formed in the front housing, for example.
本発明の他の特徴によれば、ブランチ管路は、切抜部の形状に沿った凸形状の部材であり、前ハウジングには、ブランチ管路の他端を塞ぐ閉鎖部が形成される。前ハウジングの切抜部の周囲にバーリングがなされ、バーリングによりブランチ部材を保持する。ブランチ部材を平板のプレス加工にて成形する。前ハウジングに排気口が設けられ、排気ガスは排気口を介してエンジンと反対側の下方に向かってを排出するように構成すると良い。 According to another feature of the invention, the branch conduit is a convex member that follows the shape of the cutout, and the front housing is formed with a closing portion that closes the other end of the branch conduit. Burring is made around the cutout portion of the front housing, and the branch member is held by the burring. The branch member is formed by pressing a flat plate. An exhaust port is provided in the front housing, and the exhaust gas may be configured to be discharged downward through the exhaust port on the side opposite to the engine.
本発明の他の特徴によれば、接続管路と対向する前ハウジングの面の一部が開口しており、接続管路をハウジングに固定することにより前ハウジングの開口を接続管路の外壁により塞ぐようにした。この構成によりロウ付けやアーク溶接等を前ハウジングの外部側から作業できると言う特徴がある。また、接続管にはフランジが接続され、フランジは後ハウジングに接するようにしてネジによって前記シリンダに固定される。この際、フランジと前ハウジングの間にカラーを介在させて、前ハウジングの外部側から締結ネジを貫通させるように構成すると良い。さらに、接続管路の途中に分岐部を設け、分岐部に一端が分岐部に接続され他端が閉鎖された独立したブランチ管路を接続する。ブランチ管路は、軸方向に平行な面で少なくても2分割された部材を接合することにより形成され、前ハウジングには、ブランチ管路外壁に隣接する凸外壁が設けられ、接続管路との接続近郊、ブランチ管路の長さの中間部、閉端部近郊の複数箇所にて溶接ないしろう付けにて固定される。 According to another feature of the present invention, a part of the surface of the front housing facing the connecting pipe is open, and the opening of the front housing is fixed by the outer wall of the connecting pipe by fixing the connecting pipe to the housing. I tried to close it. With this configuration, brazing, arc welding, and the like can be performed from the outside of the front housing. Further, a flange is connected to the connection pipe, and the flange is fixed to the cylinder with a screw so as to contact the rear housing. At this time, a collar may be interposed between the flange and the front housing, and the fastening screw may be passed through from the outside of the front housing. Furthermore, a branch part is provided in the middle of the connection pipe line, and an independent branch pipe line having one end connected to the branch part and the other end closed is connected to the branch part. The branch pipe is formed by joining at least two divided members on a plane parallel to the axial direction, and the front housing is provided with a convex outer wall adjacent to the outer wall of the branch pipe. It is fixed by welding or brazing at a plurality of locations in the vicinity of the connection, in the middle of the length of the branch pipe, and in the vicinity of the closed end.
本発明によれば接続管路は、開口部から前ハウジングの内壁に沿って配管されて膨張室内に開口する接続管路が設けられるので、高さ、横幅、奥行きの制限された空間のなかでも、接続管路の長さを十分確保することが可能なマフラーを実現できる。
本発明によれば接続管路は、膨張室と接続される他方の端部がエンジンのクランクケース側に向くように略U字形状に形成されるので、エンジンのシリンダに直接取り付けられるマフラーにおいて接続管路の長さを十分確保することができる。
本発明によれば前ハウジングと後ハウジングの間に仕切板を設け、膨張室を後ハウジング側の第一膨張室と前ハウジング側の第二膨張室に区切り、さらに、第一膨張室の容積を第二膨張室の容積よりも大きくしたので、小型化させたマフラーにおいて複数の膨張室を設けると同時に、消音効果や排気効率を向上させることができる。
本発明によれば、仕切板には第一膨張室から第二膨張室への開口部と、接続管路を貫通させる貫通穴又は切り欠き部が設けられるので、仕切板を貫通させるようにして効率良く接続管路を配置できる。
本発明によれば、接続管路の前ハウジングの内壁に対向する面の一部が開口しており、開口を前ハウジングの内壁に接するように接極管路を固定するので、前ハウジングの一部を用いて接続管路を形成することができ軽量化を達成できる。また、ハウジングの内壁と接続管路の外壁が共通とされるために、2つの板材が面する際の共振音の発生を防止できる。同様な効果として、接続管路と対向する前ハウジングの面の一部が開口しており、開口を接続管路の外壁により、開口を塞ぐように接続管路を前ハウジングに固定してもよい。
本発明によれば、接続管路の途中に分岐部が設けられ、分岐部に、一端が分岐部に接続され他端が閉鎖されたブランチ管路が形成されるので、排気の圧力脈動効果を確実に得ることができる。また、接続管路とブランチ管路の長さや断面積を変えるだけで、脈動の同調回転数や、エンジンの異なる排気量への適用が可能となり、膨張室の共通利用を促進することができる。
According to the present invention, since the connecting pipe is provided along the inner wall of the front housing from the opening and opened into the expansion chamber, the connecting pipe is provided in a space limited in height, width, and depth. A muffler capable of ensuring a sufficient length of the connecting pipe line can be realized.
According to the present invention, the connection pipe line is formed in a substantially U shape so that the other end connected to the expansion chamber faces the crankcase side of the engine, so that the connection pipe line is connected to the muffler directly attached to the engine cylinder. A sufficient length of the pipeline can be secured.
According to the present invention, a partition plate is provided between the front housing and the rear housing, the expansion chamber is divided into a first expansion chamber on the rear housing side and a second expansion chamber on the front housing side, and the volume of the first expansion chamber is further increased. Since the volume of the second expansion chamber is larger than that of the second expansion chamber, a plurality of expansion chambers can be provided in the downsized muffler, and at the same time, the silencing effect and the exhaust efficiency can be improved.
According to the present invention, the partition plate is provided with the opening from the first expansion chamber to the second expansion chamber and the through hole or notch that penetrates the connecting pipe line. Connection pipes can be arranged efficiently.
According to the present invention, a part of the surface of the connection pipe line facing the inner wall of the front housing is opened, and the armature pipe line is fixed so that the opening is in contact with the inner wall of the front housing. The connection pipe line can be formed using the portion, and weight reduction can be achieved. Further, since the inner wall of the housing and the outer wall of the connecting pipe line are made common, it is possible to prevent the generation of resonance sound when the two plate members face each other. As a similar effect, a part of the surface of the front housing facing the connection pipe line is open, and the connection pipe line may be fixed to the front housing so that the opening is closed by the outer wall of the connection pipe line. .
According to the present invention, a branch portion is provided in the middle of the connecting pipe, and a branch pipe having one end connected to the branch and closed at the other end is formed in the branch. You can definitely get it. Further, by simply changing the length and the cross-sectional area of the connection pipe line and the branch pipe line, it becomes possible to apply to the synchronized rotational speed of pulsation and different engine displacements, and the common use of the expansion chamber can be promoted.
本発明によれば、ブランチ管路は前ハウジングと後ハウジングの分割面に沿って配管されるので、分割面を利用してブランチ管路を固定することにより取付部材を節約できるとともに強固に固定できる。
本発明によれば、ブランチ管路は、前ハウジングに形成された湾曲状の切抜部に別部材たるブランチ部材を接合して形成されるので、前ハウジングと一体成形とした場合のプレス加工では製造が困難な湾曲状の管路(通路)を安価に実現できる。
本発明によれば、ブランチ管路は、切抜部の形状に沿った凸形状の部材であり、前ハウジングにはブランチ管路の他端を塞ぐ閉鎖部が形成されるので、簡単な構成で一端が閉鎖されたブランチ管路を実現できる。
本発明によれば、前ハウジングの切抜部の周囲にバーリングがなされ、バーリングによりブランチ部材を保持するので、前ハウジングを金属のプレス加工により容易に製造できる上にブランチ部材を安定して保持することができる。
本発明によれば、ブランチ部材を平板のプレス加工にて成形するので、マフラーのほぼすべての部材をプレス加工とろう付け接合にて実現できる。
本発明によれば、前ハウジング側に排気口が設けられ、排気ガスはエンジンと反対側の下方に向かって排出されるので、本発明のマフラーの付いたエンジン作業機を実現した際に作業者に対して排気ガスがあたることを防止できる。
本発明によれば、ブランチ管路は、少なくても2分割された部材を接合することにより形成されるので、ブランチ管路を簡単に製造できる。また、前ハウジングには、ブランチ管路外壁に隣接する凸外壁が設けられるので、ブランチ管路を強固に固定できる。また接続管路とブランチ管路は、開口部近郊、ブランチ管路の長さの中間部付近、閉端部近郊の少なくとも複数箇所にて溶接ないしろう付けにて接合することで、ブランチ管路をハウジングに対して強固に固定できる。
本発明によれば、ブランチ部材を平板のプレス加工にて成形するので、マフラーのほぼすべての部材をプレス加工と溶接およびろう付け接合にて実現できる。
本発明によれば、前ハウジング側に排気口が設けられ、排気ガスはエンジンと反対側の下方に向かって排出されるので、本発明のマフラーの付いたエンジン作業機を実現した際に作業者に対して排気ガスがあたることを防止できる。
本発明によれば、請求項のいずれか一項に記載のマフラーを備えたエンジン作業機としたので、高出力、低騒音で小型軽量化を図ることができるエンジン作業機を実現できる。
According to the present invention, since the branch pipe is piped along the split surface of the front housing and the rear housing, the fixing member can be saved and firmly fixed by fixing the branch pipe using the split surface. .
According to the present invention, the branch pipe is formed by joining a branch member, which is a separate member, to a curved cutout formed in the front housing. Can be realized at low cost.
According to the present invention, the branch pipe is a convex member that follows the shape of the cut-out portion, and the front housing is formed with a closing portion that closes the other end of the branch pipe. A closed branch line can be realized.
According to the present invention, since the burring is made around the cutout portion of the front housing and the branch member is held by the burring, the front housing can be easily manufactured by metal pressing and the branch member can be stably held. Can do.
According to the present invention, since the branch member is formed by pressing a flat plate, almost all the members of the muffler can be realized by pressing and brazing.
According to the present invention, the exhaust port is provided on the front housing side, and the exhaust gas is discharged downward on the side opposite to the engine. Therefore, when the engine working machine with the muffler of the present invention is realized, the worker Against the exhaust gas.
According to the present invention, the branch pipe is formed by joining at least two members, so that the branch pipe can be easily manufactured. Moreover, since the front housing is provided with a convex outer wall adjacent to the outer wall of the branch pipe, the branch pipe can be firmly fixed. Also, the connecting pipe and the branch pipe are joined by welding or brazing in the vicinity of the opening, in the middle of the length of the branch pipe, and in the vicinity of the closed end by welding or brazing. It can be firmly fixed to the housing.
According to the present invention, since the branch member is formed by pressing a flat plate, almost all the members of the muffler can be realized by pressing, welding, and brazing.
According to the present invention, the exhaust port is provided on the front housing side, and the exhaust gas is discharged downward on the side opposite to the engine. Therefore, when the engine working machine with the muffler of the present invention is realized, the worker Against the exhaust gas.
According to the present invention, since the engine working machine including the muffler according to any one of the claims is provided, an engine working machine capable of achieving a reduction in size and weight with high output and low noise can be realized.
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description and drawings.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、上下左右の方向は図中に示す方向であるとして説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals, and repeated description is omitted. Further, in the present specification, the description will be made assuming that the front-rear, top-bottom, left-right directions are the directions shown in the drawing.
図1は本発明の実施例に係るエンジン作業機1の側面図であり、一部を断面図で示す。断面位置は2サイクルエンジンのシリンダ軸線方向に排気ポートを2分割した位置であり、ピストン位置が上死点の状態を示す。本実施例においてエンジン作業機1は、エンジンカバー14の内部に2サイクルのエンジン2を搭載したエンジンカッターであり、エンジンカバー14の前方側には作業者が片手(主に左手)で把持するためのハンドル10が設けられ、エンジンカバー14の後端付近には作業者が片手(主に右手)で把持するためのハンドル部5が設けられる。エンジン2はクランクケース9の上部に取付けられたシリンダ3の内部でピストン4が往復移動可能に配置され、ピストン4はコンロッドにより、クランク軸16に連結される。シリンダ3は例えばアルミ合金の一体成形により製造され、シリンダ3とピストン4によって形成される燃焼室6の周囲であって、ヘッド部分及び円筒部分外周側には複数の放熱用のフィンが設けられる。
FIG. 1 is a side view of an engine work machine 1 according to an embodiment of the present invention, and a part thereof is shown in a sectional view. The cross-sectional position is a position where the exhaust port is divided into two in the cylinder axis direction of the two-cycle engine, and the piston position indicates a top dead center state. In the present embodiment, the engine work machine 1 is an engine cutter in which an
シリンダ3の上部には点火プラグ7が取り付けられる。シリンダ3の一部であって、ピストン4によってその開口が開閉される位置には排気ポート(排気口)8が形成され、排気ポート8の前方側にマフラー20が取り付けられる。図示していないが排気ポート8の左右近傍には2つのボルト穴(雌ねじ)が形成され、図示しない2本の取付用ボルトを元いてマフラー20がシリンダ3に直接固定される。シリンダ3には図示しない掃気口が形成され、図示しない掃気通路によりクランク室からシリンダ3への通路が形成される。シリンダ3にはさらに吸気ポート17が設けられ、吸気ポート17には吸気管を介して気化器(図示せず)が取り付けられる。図示しない気化器は公知の気化器を用いることができるのでここでの説明は省略する。
A
本実施例のエンジン作業機1は、エンジン2のシリンダ3が鉛直方向(上下方向)に配置された、いわゆる直立エンジンであり、排気ポート8がエンジン2から前方側に向かって開口するように配置される。この前方側とはシリンダ軸線とクランク軸16を通る面よりも前側にあるという意味であり、作業部材たる回転ブレード11に向かう方向でもある。マフラー20は排気ポート8付近に直接取り付けられるので、エンジン2と回転ブレード11の間の空間にマフラー20が位置することになる。回転ブレード11の後方側外周部にはホイールガード12が設けられる。マフラー20の内部には所定の長さを有する接続管路21が設けられ、接続管路21は側面視において略U字状に曲げられて膨張室40内に開口する。
The engine working machine 1 according to the present embodiment is a so-called upright engine in which the
エンジン作業機1のマフラー20の右側には、回転ブレード11を回すための機構を支持するためのアーム13が位置する。また、図1では図示していないがマフラー20の左側には点火プラグ7に高圧電流を供給するためのイグニッションコイルが設けられる。従って、マフラー20は左右方向の限られた空間内で、かつ、前後方向においても回転ブレード11とエンジン2との限られた空間内に配置されることになる。エンジン作業機1においては全長をコンパクトにすることが重要であり、特にエンジン2のシリンダ軸線と回転ブレード11の中心の前後方向の間隔Sをできるだけ短くするのが望ましい。
On the right side of the
図2は本発明の実施例に係るエンジン2とマフラー20の縦断面図である。マフラー20は、接続管路21、ブランチ部材30、膨張室40(第一膨張室40a、第二膨張室40b)、後述する排気出口部から主に構成される。膨張室40は、2枚の金属製のハウジング部材(前ハウジング41と後ハウジング51)により画定された所定の容量を有する閉空間であって、その内部に前側の膨張室(第一膨張室40a)と後側の膨張室(第二膨張室40b)が形成される。前ハウジング41と後ハウジング51は接合面の外縁部においてカシメるようにして接合される。前ハウジング41と後ハウジング51は、SPCE(深絞り用の冷間圧延鋼板)を用いてプレス加工により製造される。前ハウジング41の形状はホイールガード12(図1参照)の外周形状に沿った形とし、下側部分の厚さ(前後長)d4は上側部分の厚さ(前後長)d3に対してより厚く(長く)形成され、限られた空間内でできるだけ多くの容積を確保している。同様にして、後ハウジング51の形状はエンジン2の外周形状に沿った形とし、下側部分の厚さ(前後長)d2は上側部分の厚さ(前後長)d1に対してより厚く(長く)形成される。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the
エンジン2の排気ポート8から排出される排気ガスは、側面から見た際に横向きにした略U字状に形成された接続管路21に流入する。接続管路21は、エンジン2の排気ポート8と膨張室40(第一膨張室40a)の入口部分を接続するものであり、接続管路21はエンジン2から離れて排気ポート8の軸線8aの延長線から離れるように下方向に伸び、膨張室40の内部空間に入り込むように開口部21bが配置される。開口部21bは膨張室40への排気ガスの流入口となるものである。接続管路21は前ハウジング41の内壁形状に沿った形とされ、主に2つの曲率半径を有して形成される。接続管路21の排気ポート8側の開口部21aにはフランジ27が設けられる。フランジ27は2つのボルト(図示せず)によってマフラー20をエンジン2のシリンダ3に固定するために設けられる取付部材である。マフラー20は、さらに2本のボルト(図示せず)によってクランクケース9にも固定される。尚、本明細書ではネジとボルトを厳密に区別して説明しておらず、締め付け部材として両者はほぼ同意として説明しているが、雄ねじと雌ねじを用いて螺合される締め付け手段であればネジでもボルトでもその他の手段でも良い。また、マフラー20をエンジン2に固定する箇所の数や位置は、マフラー20の大きさ、振動特性、組み立て性など様々な要因に応じて適宜設定すれば良い。
Exhaust gas discharged from the
エンジン2の一連のサイクルとしては、ピストン4が上死点に向かって上昇し、新気(燃料と空気の混合気)が点火プラグ7により点火されて爆発すると、ピストン4が上死点から下降し、排気ポート8が燃焼室6と連通し、燃焼ガスが矢印39aのように燃焼室6からエンジン2の外部に排出する。排気ポート8が開いた直後は、燃焼室6内の圧力が高いため排気ポート8から燃焼ガスが、矢印39b、39jのように接続管路21、ブランチ管路31に分かれて流出する。この時、排気ポート8から正圧波が出ることになり、流出した燃焼ガスの大半は矢印39b〜39dのように接続管路21を通ることになる。そして、正圧波が膨張室40と連通する接続管路21の遠い方の端部(開口部21b)を通ると、膨張室から負圧波が排気ポート8に向かって伝播し、燃焼室6に新気を多く引き出す。排気ポート8が閉じられる直前には、膨張室40から正圧波が排気ポート8に向かって戻り、一部がブランチ管路31に入り、遅れて正圧波が排気ポートに戻ることによって未燃焼の新気が燃焼室6から排出されないように押しとどめる。ここで、接続管路21、ブランチ管路31の長さ、体積、形状が適正に設計されていると、掃気開口直後に、接続管路21の開端(開口部21b)から反転した負圧波により、排気ポート8が負圧となり、クランクケース9にある新気を掃気ポートから燃焼室6に効果的に導入でき、エンジン2の高出力化に繋げることが可能となる。
As a series of cycles of the
掃気ポートと燃焼室6が連通すると、クランクケース9内から新気が燃焼室6に供給される。そして、ピストン4が下死点に到達し、次に、ピストン4が上死点に向かって上昇すると、掃気ポート、排気ポート8と燃焼室6との連通が解除され、吸気ポート17がクランクケース9内と連通し、吸気ポート17を通り、クランクケース9内に新気が流入する。掃気ポートが閉じ終わり、排気閉口付近では、膨張室40からの正圧波の伝播の一部が、排気ポート8付近の圧力を高め、遅れて接続管路21からブランチ管路31に流入した正圧波の戻りによって、排気ポート8付近の高い圧力を持続させることができる。これにより、排気閉口付近で、排気ポート8から吹抜けようとする新気を燃焼室6に押し戻すことが可能となり、排気ガスのクリーン化と出力向上を狙うことができる。
When the scavenging port communicates with the
膨張室40は、排気の音量低減効果を図るために所定の内部空間を設けたものであり、シリンダ3、クランクケース9と接続管路21の間の限られた空間内に配置される。膨張室40の内部は、中央の仕切板35と後ハウジング51との間に画定される第一膨張室40aと、中央の仕切板35と前ハウジング41との間に画定される第二膨張室40bの2つの部屋が設けられ、接続管路21から矢印39eのように流入する排気ガスは、第一膨張室40aで膨張しながら矢印39fのように流れ、矢印39gのように仕切板35に設けられた開口部を流れて第二膨張室40b内に流入する。排気ガスは第二膨張室40bでは矢印39hのように下方向に流れて、第二膨張室40bに形成される後述する排気管を介して矢印39iのようにマフラー20の外部に排出される。さらに、排気圧力脈動の効果を損なうことなく、排気の音量低減効果を最大限にするために、第一膨張室40aと第二膨張室40bの容積の比率は、4:6〜6:4の範囲で設定可能である。
The
本実施例では接続管路21が膨張室40の内側(内壁)に接するように膨張室40の内部、主に第二膨張室40bの内部に設けた。このため接続管路21は、図2のように横から見た際にクランクケース9方向に向かって開口端を有するU字形状に湾曲させた形状となり、限られたスペース内で排気ポート8から膨張室40に至る管路長を確保することができ、排気効果を高めることができる。接続管路21は、排気ポート8の軸線8a方向に伸びるように接続されるため、排気ガスへの流路抵抗を極力小さくすることができ、排気脈動効果を十分得ることができる。さらに、接続管路21の途中に、一方の端部が閉鎖され他方が開放端部となるブランチ管路31を接続した。ブランチ管路31は仕切板35とブランチ部材30によって画定される空間により構成され、常用回転数8,000rpm〜9,500rpmで圧力波を同期させて出力を向上させるために設けられる。尚、膨張室40の内部は本実施例では2つの区画であるが、1つだけの区画、又は2つ以上の区画に分けるようにしても良い。また膨張室40の内部に触媒を配置するようにしても良い。
In this embodiment, the
図3はマフラー20の組み立て構造を示す分解斜視図である。本実施例のマフラー20は、前ハウジング41と後ハウジング51が互いの凹部を対向させるように接合されることにより膨張室40(図2参照)が構成される。後ハウジング51は前ハウジング41よりも外形がやや大きい板材を用いて製造され、後ハウジング51の外縁部51bを前方側に曲げて、前ハウジング41の外周縁を挟み込むように折り曲げることによって前ハウジング41と後ハウジング51をカシメることにより接合する。この前ハウジング41と後ハウジング51のカシメの際に、それらの間に平板状の仕切板35を介在させるようにして膨張室40の内部を第一膨張室(後ハウジング51の内部空間)40aと第二膨張室(前ハウジング41の内部空間)40bに分割した。後ハウジング51及び仕切板35の排気ポート8に接続される部分には開口部51a、貫通穴35bが形成され、貫通穴35bには接続管路21が貫通され、開口部51aにはフランジ27を介して接続管路21が接続される。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the assembly structure of the
接続管路21は前ハウジング41の内壁形状に沿った形状とされ、その内壁に接合させることにより排気ガスを排気ポート8から所定の経路長を経て第一膨張室40a内に導く管路とされる。本実施例では、“管路”と称しているが、厳密な管の存在が必要なわけでは無く、周囲の隔壁を有する管状の流入路(通路)であれば良い。接続管路21が仕切板35に形成された貫通穴35cを貫通して第一膨張室40a内に延び、開口部21bが第一膨張室40a内で開口する。このように接続管路21はエンジン2のクランクケース9側に向くようにU字形状に形成される。この管路をハウジングの外側に配置する特許文献1の技術と違って、本実施例では接続管路21を第二膨張室40bの内部側に配置することにより前ハウジング41による第二膨張室40bをスペース的に許される範囲でギリギリまで大きくすることができた。接続管路21の前ハウジング41側は、開口部21cとなっており、接続管路21を前ハウジング41の内側に取り付けて接合することにより開口部21cが塞がれるように構成される。このため接続管路21の壁と前ハウジング41の内壁が二重に並ぶ(平行して接する)ことを防止でき、スペース効率の更なる向上と、共振音の発生を効果的に防止できた。
The connecting
仕切板35は例えば、SPCC(冷間圧延鋼板)により製造され、中央に第一膨張室40aから第二膨張室40bに排気ガスを流すための開口部35aが形成され、その上下に接続管路21を貫通させる貫通穴35b、35cが形成される。貫通穴35cの周縁の一部には、折曲部36cが形成され、接続管路21との接合の際に用いられる。仕切板35の平面状の部分には強度向上のためにビード37a、37b、37c及び37dが設けられる。仕切板35にはさらに前ハウジング41の貫通穴43c、43dと連通する貫通穴38a、38bが設けられる。
The
接続管路21の入口側にはフランジ27が設けられ、フランジ27にはマフラー20をシリンダ3に固定するボルトを貫通させるためのカラー31a、31bが取り付けられる。接続管路21の開口部21bは仕切板35の貫通穴35bを貫通するように配置され、第一膨張室40a側に延びるように配置される。尚、仕切板35の貫通穴35cは貫通穴だけに限られずに、仕切板35の下側部分を切り欠いたような切り欠き部として接続管路21を通すようにしても良い。さらに、本実施例では接続管路21が仕切板35を貫通して第一膨張室40a内まで延びるように構成しているが、開口部21bが仕切板35の貫通穴と一致する位置で止まるように構成しても良い。
A
接続管路21には分岐部たる開口部21dが形成されブランチ部材30が接続される。ブランチ部材30はプレス成型によって平板をU字状に曲げて、それを更にU字状に曲げた部材で有り、接続管路21の排気ガスの流れる方向とブランチ管路31の入口の軸線が略直交するように配置される。ブランチ管路31の入口を形成するために、前ハウジング41の一部には接続管路21の開口部21dに対応する形状の開口部41dが形成される。本実施例では接続管路21仕切板35を安定して固定するために、その一部を折曲げた折曲部22aを形成した。ブランチ部材30は前ハウジング41に取り付けられ、その隙間がろう付け等により塞がれることにより、仕切板35と共にブランチ管路31を形成する。開口部41dとは反対側に位置するブランチ管路31の端部は、閉鎖部44にて通路が閉鎖される。閉鎖部44はプレス加工によって前ハウジング41の一部を変形させて形成されたものである。閉鎖部44を設けたのはブランチ部材30によって閉鎖端部を形成するのが難しいというプレス成型上の理由からで有り、閉鎖部44を前ハウジング41側に設けないで別の方法にて閉鎖するように構成しても良い。
The connecting
図4は図1の接続管路21の組み立て構造を示す分解斜視図である。接続管路21は、例えば板材をプレス加工によって曲げ加工を施すことにより作成した中央ウォール22、右ウォール23及び左ウォール24を接合することにより製造する。これらは、例えば位置決めのために右ウォール23及び左ウォール24の数カ所を中央ウォール22に対してスポット溶接する。ここで必要に応じて接着剤やろう付け等を併用してもよい。中央ウォール22の一部には仕切板35に固定するための折曲部22aが形成される。ここで注意すべきは、接続管路21の前面側には開口部21c(図3参照)が形成されるために、その部分が矢印25、26のように大きく切り抜かれた形状とされることである。また図4のように接続管路21を分割構成にしたのは、3分割に分割された板材を溶接またはろう付けにより形成することで、個々の部品を浅い絞り加工あるいは曲げ加工のみで製作でき、生産性の向上を実現でき、通路としての気密性を向上させて圧力脈動効果を確実に得ることができるためである。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing an assembly structure of the
図5が組み立て後の接続管路21の形状であって、エンジン2のシリンダ3側から見た斜視図である。接続管路21の上方には排気ポート8に接続されるための開口部21aが形成され、下方には第一膨張室40a内に開口する開口部21bが設けられる。ここで開口部21aの大きさは排気ポート8の開口面積とほぼ等しい大きさとされるが、開口部21bは開口部21aに対してその断面積が大きくなるように構成され、膨張室40の圧力が戻りやすくなっている。接続管路21は外周側が第二膨張室40bの隔壁(=前ハウジング41の内壁)に接合されるために、外周側の輪郭は前ハウジング41の内壁に一致する大きさ、形状とされる。図4からわかるように接続管路21の外周側には開口部が形成されるが、接続管路21の内周側はすべて隔壁になっている。
FIG. 5 is a perspective view of the shape of the
図6は前ハウジング41の形状を示す斜視図である。前ハウジング41は第二膨張室40bを画定する機能、マフラー20をシリンダ3に固定するボルトを固定するネジボス部を形成する機能、接続管路21の外周側と接することにより接続管路21を密閉する機能、第二膨張室内の排気ガスを排出する排気口41aを設ける機能、マフラー20をクランクケース9又はエンジン作業機1のカバー等に固定するネジ穴を設ける機能を有する。本実施例では更に、ブランチ管路を形成する機能も有し、ブランチ部材30を接続する為のU字状の切抜部41cが形成される。前ハウジング41は第二膨張室40bを画定するために凹状の窪みが形成され、その窪みの上方にはマフラー20をシリンダ3に固定するボルトを貫通させるためのネジ穴43a、43bが形成される。ネジ穴43a、43bが形成される付近は、前方に突出する立方体又は直方体の突出部45、46が形成され、その突出部がネジボス部としてカラー31a、31b(図3参照)を保持する台座となる。突出部45、46には、強度を向上させるためのビード45b、46bが形成される。第二燃焼室側から見た突出部45、46は中空状態になっているため、その内部が第二膨張室40bの容積を増加するために役立つ。
FIG. 6 is a perspective view showing the shape of the
前ハウジング41の中央付近には接続管路21にぴったり適合する輪郭に形成された取付部41bが形成される。取付部41bは上から下方向に向かって細長く凸状に内側から外側に突出させた段差状の部分であって、その一部には縦方向に延びる2本のビード48aにより強度を向上させている。また、取付部41bの側方には前後方向に延びる3本のビード48b、48cが形成され、前ハウジング41の強度向上を図っている。前ハウジング41の下側付近には、排気口41aが設けられる。排気口41aの周囲にはフランジ49が設けられ、このフランジ49と排気管60(図3参照)で前ハウジング41を挟み込み、図示しないネジにより締結することで部品の固定を行う。排気口41aを設ける付近にも、エンジン2から反対側(ここでは前方)に突出させた突出部47に形成することにより第二膨張室40bの容積増加に役立てている。本実施例では前ハウジング41の外縁部分は後ハウジング51の外縁部51bによりカシメられるため、外縁のすべてが平板状のリブ41eとなるように形成される。このリブ41eの一部にはマフラー20をクランクケースのネジ穴(図示せず)に図示しないボルトにて固定するための貫通穴43c、43dが形成される。
In the vicinity of the center of the
図7は前ハウジング41に接続管路21を取り付けた状態を示す斜視図である。前ハウジング41であって接続管路21と接する面の外周部分に、ろう材を設けてろう付けすることにより前ハウジング41と接続管路21を強固に接合する。このろう材を用いて接合する方法は公知であり、接合する部材(母材たる前ハウジング41や接続管路21)よりも融点の低い合金を用いることにより接続管路21を前ハウジング41に対して隙間なく良好に接合することができる。尚、これらの固定はろう付けだけでなく、はんだ付け、全体溶接、スポット溶接、接着剤、ネジ締め等の公知の接合方法を一つ又は複数併用して固定するようにしても良い。図7から理解できるように、接続管路21は前ハウジング41の内側に設けられるために、万一接合部付近から排気ガスの漏れが生じても第二膨張室40b内に漏れることになるために、外部への影響を大幅に抑制することができる。また、前ハウジング41に接続管路21の接合箇所がマフラー20の外部に露出しないので、外部からの見た目がすっきりするとともに排気漏れの恐れがないマフラーを形成することができる。さらには、接続管路21の周囲に突出部45、46、47を設けて第二膨張室の容積をできるだけ拡張することが可能となるので、限られたスペース内において大きめの膨張室を実現できた。
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the
図8は図7の中央付近の拡大断面図である。この断面図から接続管路21が前ハウジング41の内壁部分と接合されることにより、排気ポート8から第一膨張室40aに至る通路が形成されることが理解できるであろう。前ハウジング41と右ウォール23、および左ウォール24とのろう材(ペースト)を塗布する接合箇所は、お互い対面する箇所とその周囲であれば良く、排気漏れを起こさないように公知のろう付け手法を用いて排気ガス流の漏れが生じないように接合すればよい。
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view around the center of FIG. It will be understood from this cross-sectional view that the connecting
図9は図7の状態に仕切板35を取り付けた状態を示す斜視図である。本実施例では仕切板35の貫通穴35cの周縁の一部に折曲部36cが設けられるが、この折曲部36c上で接続管路21とスポット溶接される。同様にして、仕切板35の貫通穴35b側にも周縁の一部に折曲部36b(後述)が設けられ、折曲部が接続管路21の折曲部22a(図5参照)とスポット溶接される。仕切板35には前ハウジング41の貫通穴43c、43dと連通する貫通穴38a、38bが設けられる。
FIG. 9 is a perspective view showing a state in which the
図10は図9のように仕切板35を付けた際の切抜部41c付近の形状を示す部分斜視図である。本実施例では図10の状態から、切抜部41cにブランチ部材30をろう付けする。切抜部41cはプレス加工により形成されるので、その周縁部が前方に立ち上がるバーリング加工とした。このためにブランチ部材30の周縁部との接合面積が増えて、ブランチ部材30、前ハウジング41及び仕切板35の3つをろう付けにて隙間なく接合させることができる。尚、バーリング加工による立ち上げ部は、開口部41d近傍(矢印55付近)では設けないようにしているが、これは膨張室を形成するプレス部分との干渉を防ぎ、密閉性の確保を容易にするためである。
FIG. 10 is a partial perspective view showing the shape near the
図11は図10に示す切抜部41cの部分断面図である。図から切抜部41cのバーリング加工の状態が理解できるであろう。エンジン2の運転中に接続管路21は常に振動に曝されるので、ブランチ部材30と仕切板35を溶接やろう付け等によって固定すると好ましいが、ブランチ部材30の周縁部がバーリング加工された部分にて強固に固定させることができる。図12はブランチ部材30の形状を示す斜視図である。ブランチ部材30は金属製の板(たとえばSPCC)をプレス加工によりU字状にまげて、それをさらにU字状にまげて製造したものであって、平板状の仕切板35と接合することによりブランチ管路31を形成するものである。ブランチ部材30の端部30aは開口部41dおよび21dにしっかりと接合される。この接合もろう付けにより行われる。ブランチ部材30の他の端部30bは、前ハウジング41の閉鎖部44に接合される。尚、ブランチ部材30には折曲部30cが形成され、前ハウジング41と図10の矢印56付近にてスポット溶接にて固定されるようにした。また、ブランチ部材30には段差部30dを設けて、前ハウジング41への取り付けの際の位置決めおよび密閉性の確保がしやすいように構成した。このようにブランチ部材30は、前ハウジング41と別体部品にて構成されるので、前ハウジング41をプレス加工によりブランチ管路31を形成する場合と比較して形状の制約を受けることが少なく、比較的曲げが大きくて複雑な形状を狭い領域内で実現できる。本実施例では切抜部41cを前ハウジング41の外縁付近に沿うように配置したので、限られた設置面積内にて有効長さが大きいブランチ管路31を形成することができる。
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of the
図13は図10の状態からブランチ部材30をろう付けにより取り付けた後の状態を示す斜視図である。この図から理解できるように、前ハウジング41の上部には、ブランチ部材30を用いたブランチ管路がU字状に形成されるので、限られたスペース内でブランチ管路の長さを長くすることができる。このブランチ管路の伸びる方向は、分岐部(開口部41d)において排気ガスの流出方向と略直角な方向であるので、前ハウジング41と仕切板35の接合面上にてブランチ管路を配置することができるのでスペース効率は大変良い。さらに、U字状の配置されたブランチ管路の内側に突出部45を設け、外側の近傍には突出部46を設けたので、マフラー20をボルトで固定するためのボス座の取付位置を確保するとともに、第二膨張室40bの容量を大幅に増大させることができた。
FIG. 13 is a perspective view showing a state after the
図14は図13の反対側(後方側)の形状を示す斜視図である。仕切板35の貫通穴35bの周縁の一部に形成された折曲部36bは接続管路21にスポット溶接される。また、接続管路21の左右両側には図示しないボルトを貫通させるためのカラー31a、31bが設けられる。次に図14の状態の開口部21aの周縁にろう材(ペースト)を塗布してフランジ27を取り付ける。図15は図14の状態にフランジ27を取り付けた状態を示す斜視図である。フランジ27に設けられた貫通穴27a、27bによってカラー31a、31bに対する位置決めが行われる。このようにフランジ27を設けることで、シリンダ3へのマフラー20の締めつけ固定が容易となり、密閉性の確保ならびにエンジン2の振動による接続管路21の破損防止につなげることができる。このように図4〜図15の手順に組み立てた後にこれらの組部品を炉の中に入れてろう付けを行う。
FIG. 14 is a perspective view showing the shape on the opposite side (rear side) of FIG. A
ろう付け作業が終了したら、前ハウジング41に後ハウジング51を取り付けて周縁部をカシメることによりマフラー20の組み立てが完了する。図16は図2のマフラー20の組み立て完了後の外観を示す斜視図である。図16にて後ハウジング51の形状が理解できるように、限られたスペース内において第一膨張室を大きくするための工夫がなされ、上側部分の凸部53(内側から後方側、またはエンジン側に凸状にされるという意味)は扁平状に形成され、下側部分の凸部54はクランクケース9の外縁に沿って後方側に突出するように形成した。尚、後ハウジング51においても強度を増すために複数の縦又は横方向に延びるビード55a〜55eが設けられる。また後ハウジング51は前ハウジング41に対応して、シリンダ3に固定するためのネジ穴52a、52bおよびクランクケース9に固定するための貫通穴52dを有する。
When the brazing operation is finished, the
図17は本発明の別の実施例に係るマフラー120の縦断面図である。図2の実施例と同様に、マフラー120は、接続管路121、ブランチ管路130、膨張室140(第一膨張室140a、第二膨張室140b)、後述する排気出口部から主に構成される。膨張室140は、2枚の金属製のハウジング部材(前ハウジング141と後ハウジング151)により画定された所定の容積を有する閉空間であって、その内部に前側の膨張室(第二膨張室140b)と後側の膨張室(第一膨張室140a)が形成される。第一膨張室140aと第二膨張室140bは仕切板135によって区画される。第一膨張室140aと第二膨張室140bの容積比率は、第一膨張室:第二膨張室=3:7〜7:3程度に設定可能であるが、特に、第一膨張室140aの容積が第二膨張室140bの容積よりも大きくすると好ましい。接続管路121を通って第一膨張室140aに流入した排気ガスは、仕切板135の中央からやや上側に形成された開口部135aを介して第一膨張室140aから第二膨張室140b内に流入する。
FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a
前ハウジング141と後ハウジング151の材質やプレス加工により製造される点は第1の実施例と同様である。前ハウジング141の形状はホイールガード12(図1参照)の外周形状に沿った形とし、下側部分の厚さ(前後長)が上側部分の厚さ(前後長)に対してより厚く(長く)形成される。同様にして、後ハウジング151の形状はエンジン2の外周形状に沿った形とし、下側部分の厚さ(前後長)は上側部分の厚さ(前後長)に対してより厚く(長く)形成される。前ハウジング141と後ハウジング151は、仕切板135を挟むようにして接合面の外縁部においてカシメにより接合される。
The material of the
接続管路121の形状は、左側面又は右側面から見た際に横向きにした略U字状に形成され、接続管路121の前側の外壁部分は前ハウジング141の内壁の形状に沿った形とされ、接続管路121の前側側面が前ハウジング141の内壁に密接するように形成される。ここでは、ブランチ管路130の分岐部(121d、130a、141d)付近から矢印126aの下側のカシメ部に近い矢印126b付近まで密着させる。排気ポートに接続される側の端部にはフランジ127が設けられる。接続管路121の排気ポートから離れる側の端部には開口部121bが形成され、その開口部121bは第一膨張室140aの内部空間に入り込むように位置づけられる。開口部121bは膨張室140への排気ガスの流入口となるものである。尚、本実施例では設けられていないが、マフラー120に触媒装置を組み込むことも可能である。触媒装置を組み込む位置は種々考えられるが、例えば、点線125の位置に組み込むようにすれば、触媒通過後の高温の排気ガスが前ハウジング141に直接当たらないため、外部に直接露出する前ハウジング141が加熱することを効果的に防止できる。また、接続管路121を製造する際に触媒装置を組み込めば、それ以降の組み立て方法を変える必要が無いので製造コストの上昇を抑制できる。
The shape of the
図18は図17のマフラー120の組み立て構造を示す分解斜視図である。本実施例のマフラー120は、前ハウジング141の外周縁を挟み込むように折り曲げることによって前ハウジング141と後ハウジング151をカシメることにより接合する。この前ハウジング141と後ハウジング151のカシメの際に、それらの間に平板状の仕切板135を介在させるようにして膨張室140の内部を第一膨張室(後ハウジング151の内部空間)140aと第二膨張室(前ハウジング141の内部空間)140bに分割した。前ハウジング141と後ハウジング151は、SPCEを用いてプレス加工により製造される。前ハウジング141はプレス加工によって第二膨張室140bを画定する主容器部分が形成され、その壁部分のうち前側端部には上下方向に延びるビード142cを有し前方向に突出する部分が形成され、その中央付近には上下に延びる切抜部141cが形成される。切抜部141cは接続管路121をろう付けによって固定することによって切抜部141cは完全に塞がれることになる。主容器部の上側部分にはブランチ管路130を接続する為の貫通穴である開口部141dが形成される。開口部141dの近傍にはマフラー120を固定するネジを貫通させるネジ穴143a、143bが形成される。前ハウジング141のネジ穴143a、143b近傍には後述するカラー128a、128bを押さえるためと、内部容積を多く確保するための突出部145a、145cが形成される。また、前ハウジング141の上部付近には、ブランチ管路130を保持するための突出部145bが形成される。前ハウジングの下側付近には排気口149aが形成されるフランジ149を取り付けるための突出部147が形成される。突出部147はフランジ149の取り付け台としての役割と、第二膨張室140bの容積をできるだけ多く確保するために役立つ。前ハウジング141には剛性をあげるための複数のビード142a〜142eが形成され、外周縁付近は後ハウジング151によってカシメられるために、所定の幅を有する平板状に形成される。
18 is an exploded perspective view showing an assembly structure of the
ブランチ管路130は、未燃焼の新気が燃焼室6から排出されないように押しとどめるために設けられる分岐通路であって、所定の長さを有し、分岐点から反対側の端部は閉鎖される。ブランチ管路130は、前方側から見たら上下逆向きの略U字状に形成され、一端が開口端130aとなり、他端が閉鎖端130bとなる。ブランチ管路130の一方側は、開口部141d及び開口部121dとの間に隙間が生じないようにろう付けによって固定される。また、ブランチ管路の一部は突出部145bと145cに溶接ないしろう付けされる。ここでブランチ管路130の長さ(管の軸方向の長さ)を適切に設定することにより、排気の圧力脈動効果を利用して、脈動の同調回転数を変えることができる。尚、本実施例では設置スペースの関係でブランチ管路130を略U字状に形成したが、この形状に限定されずに分岐部分からの分岐角度(排気ガス流出方向に対してほぼ直角)が確保できるならば、ブランチ管路130自体の形状は比較的任意に設定できる。
The
接続管路121はエンジン2のクランクケース9側に上側が向くようにU字形状に形成される。前ハウジング141の接続管路121側の壁面の一部は、切抜部141cとなっており、接続管路121を前ハウジング141の内側に取り付けて溶接ないしろう付けすることにより切抜部141cが塞がれるように構成される。このように切抜部141cの部分で確実に溶接ないしろう付けできるため、接続管路121と前ハウジング141を強固に固定でき、組み立て効率を向上させて信頼性及び耐久性を向上させることができる。接続管路121の入口側にはフランジ127が設けられ、フランジ127にはマフラー120をシリンダ3に固定するボルトを貫通させるためのカラー128a、128bが取り付けられる。接続管路121にはブランチ管路130が接続できるように開口部121dが形成され、開口部121dと同位置の前ハウジング141の一部分には開口部141dが形成される。
The connecting
仕切板135の中央付近には第一膨張室140aから第二膨張室140bへの排気ガスを流入させるための開口部135aが形成され、上部には前ハウジング141の上部に形成された平板状部分141bを貫通させる開口部135bが形成され、下部には接続管路121の開口部121bを貫通させるための開口部135cが形成される。開口部135cの形状は貫通穴としてあるが、仕切板135の下半分を切り欠いたような形状としても良い。開口部135b、135cの周囲には、剛性をあげるための補強用のリブ135d、135eが形成され、マフラー120を固定するためのネジ穴135f、135gが設けられる。これら開口部135a〜135c、リブ135d、135e、ネジ穴135f、135gはプレス加工によって形成される。
In the vicinity of the center of the
後ハウジング151の形状はエンジン2の外周形状に沿った形とし、限られたスペース内において出来るだけ多くの膨張室容積が確保される。後ハウジング151の上側部分には排気ガスが通過するための開口部151aが形成され、開口部151aの周囲は平らな外縁部151bが形成され、開口部151aの左右両側にはマフラー120をシリンダ3(図2参照)に取り付けるためのネジ穴152a、152bが形成される。また、後ハウジング151の下側付近にはネジ穴152c、152dが形成される。後ハウジング151にも剛性をあげるための複数のビード155a〜155eが形成され、外縁部151bを前方側に曲げて、前ハウジング141の外周縁を挟み込むように折り曲げることができるように構成される。
The shape of the
図19は、接続管路121とブランチ管路130の組み立て構造を示す分解斜視図である。接続管路121は、右ウォール123と左ウォール124を接合することにより形成される管路である。右ウォール123と左ウォール124は、例えばSPCC等の金属のプレス加工により形成され、排気ポート8に設けられる側付近には開口部121d(図18参照)を形成するための切欠部123d、124dが形成される。右ウォール123と左ウォール124の流路方向(排気ガスが流れる方向)と平行な外縁部分、特に所定の幅の部分は径方向外側に広がるような形状とされ、右ウォール123と左ウォール124との接合を容易にして、排気ガスが漏れないようにしている。これらの接合方法は、アーク溶接やろう付け等の公知の溶接方法や、カシメ等のその他の接合方法を用いれば良い。矢印丸1のように、右ウォール123と左ウォール124を接合したら次に、接続管路121の排気ポート8(図2参照)に固定される側に、矢印丸2のようにフランジ127を取り付ける。フランジ127は、マフラー120をシリンダ3に対して固定するための固定金具であって、左右の両端にはボルトを通すための穴127a、127bが形成される。
FIG. 19 is an exploded perspective view showing an assembly structure of the
ブランチ管路130の組み立て構造も基本的に接続管路121と同じであって、前ウォール131と後ウォール132を接合することによって管路が形成される。このように接続管路121を2分割構成にしたのは、溶接の容易性とブランチ管路130の開口部121dを容易に形成できるためである。前ウォール131と後ウォール132は、例えばSPCC等の金属のプレス加工により形成され、開口部121dに接続される側は開口端130a(131a、132a)が形成され、その反対側の端部は閉鎖端130b(131b、132b)とされる。開口端130a(131a、132a)を除くブランチ管路130の外縁部は、互いに接合を容易にするための径方向外側に広がるような曲げフランジ形状とされる。矢印丸3のように後ウォール132が前ウォール131に接合されると、次に矢印丸4のようにブランチ管路130の開口端130aを接続管路121の開口部121dに接続する。但し、丸4の接続は、接続管路121を前ハウジング141に固定された後であって、前ハウジング141の開口部141dと開口部121dが同心状に位置づけられた後に接続される。開口部121dの外周縁は凸状に形成したバーリング加工がされており、ブランチ管路130の開口端130aは開口部121dに挿入され、その隙間は、溶接ないしろう付け等により塞がれることにより、排気圧力脈動を有効に利用する管路が形成される。
The assembly structure of the
以上のように第2の実施例では、ブランチ管路130はプレス成型によって平板を左右対称になるようにU字状に絞ったもの同士を接合したもので、前ハウジング141とは独立した管路として形成した。接続管路121の排気ガスの流れる方向とブランチ管路130の入口の軸線は略直交するように配置される。第2の実施例においてブランチ管路130は前ハウジング141から分離して外付けされる状態になるため、生産性の向上を実現でき、通路としての気密性を向上させて圧力脈動効果を確実に得ることができる。また、ブランチ管路130は開口端130aと部分的な接合部を除いて前ハウジング141とほとんど接触しないため、ブランチ管路130に対する冷却効果が高くなり、排気温度が低減される。この結果、ブランチ管路130の長さを第1の実施例のブランチ管路31の長さに比べて短くすることができる。尚、ブランチ管路130の製造方法は図19で示したような方法だけに限られずに、円筒管を曲げることにより形成し、一端側を前ハウジング141の開口部141dに溶接し、他端側を閉鎖させるようにして製造しても良い。
As described above, in the second embodiment, the
図20は前ハウジング141の斜視図である(但し、わずかながら斜めに見た図であり、ほぼ正面図と言える図である)。前ハウジング141はプレス加工によって製造され、重量を軽くしつつ剛性をあげるために複数の複数のビード142a〜142eが形成され、外周縁付近は後ハウジング151によってカシメられるために、所定の幅を有する平板状に形成される。また、ブランチ管路130を保持するための突出部145bや、カラー128a、128bを保持するための突出部145a、145cや、フランジ149(図18参照)を保持するための突出部147が掲載される。突出部147には、排気ガスを排出するための排気口141aが形成され、排気口141aの近傍にはフランジ149をネジ止めするためのネジ穴147a、147bが形成される。
FIG. 20 is a perspective view of the front housing 141 (however, it is a slightly oblique view and can be said to be a front view). The
図21は前ハウジング141の別の角度からの斜視図である。前ハウジング141には、接続管路121にブランチ管路130を取り付け際に、ブランチ管路130の外壁面に近接するような突出部145bが形成される。前ハウジング141から前方向に突出する突出部には、接続管路121とブランチ管路の挿入部に隣接した部分(突出部145a)、ブランチ管路130の長さの中央部付近(突出部145b)、ブランチ管路130の閉鎖端130b付近(突出部145c)の3箇所に形成される。ブランチ管路130の上側付近においては、前ハウジング141の突出部145とブランチ管路130が部分的に溶接されることで、ブランチ管路130を前ハウジング141に安定して固定できる。
FIG. 21 is a perspective view of the
図22は、前ハウジング141の正面図であって、ブランチ管路130を取り付けた状態を示す図である。前ハウジング141の切抜部141cは軸方向に長めに形成されるが、切抜部141cの外縁部全体において太線で示す溶接部122のように接続管路121と隙間が無いように連続してろう付けされることにより、接続管路121を強固に前ハウジング141に固定することができる。また、このろう付け作業は前ハウジング141の外側から行うことができるので、作業性が良い。前ハウジング141の突出部147には、排気口149aを形成するためのフランジ149がネジ止め又はリベット止めにて取り付けられる。
FIG. 22 is a front view of the
図23は図22のA−A部の断面図である。この図からブランチ管路130の前ウォール131と後ウォール132との接続構造と、前ハウジング141と仕切板135と後ハウジング151との接続構造が理解できるであろう。突出部145bの前方側への突出形状は、矢印168で示す付近のようにブランチ管路130の外周面に沿った形状とされ、突出部145bの一部とブランチ管路130は溶接により固定され、図では溶接ビード148bが図示されている。溶接ビード148bにおける溶接箇所の長さ(ブランチ管路130の軸方向と平行な長さ)は比較的短めで良く、例えば1.0cm未満で良い。
23 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. From this figure, the connection structure of the
図24は図22のB−B部の断面図である。ブランチ管路130と前ハウジング141の突出部145cも同様にして溶接により固定される。図では溶接ビード148cが図示されている。溶接ビードの長さ(ブランチ管路130の軸方向と平行な長さ)は、0.5〜3cm程度とすれば良い。
24 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. Similarly, the
以上、第2の実施例によれば、接続管路121を独立した管路として構成して、前ハウジング141の切抜部141cを利用して外側から溶接にて強固に固定することができる。また、ブランチ管路130を、前ハウジング141及び接続管路121と独立した管路として形成して、ブランチ管路130を図22、図23で示したようにU字状の管路の中央付近の1点と、閉鎖端130bに近い部分の1点にて溶接にて固定される。これらの構造により、接続管路121とブランチ管路130は、前ハウジング141と同じ振動モードで振動できるため、エンジン運転時の振動による破損、脱落などが防止可能となる。通常、ブランチ管路130を独立して構成すると振動が増大しやすいが、第2の実施例ではブランチ管路130の閉鎖端130b近郊(図24で示した付近)の溶接面積を他の箇所(図23で示した箇所)の溶接面積よりも大きくするように構成したので、効果的に振動の低減を達成できた。
As described above, according to the second embodiment, the connecting
以上、本発明の実施例によれば、作業機器の外観形状によって制約を受けやすいエンジン作業機であっても膨張室40、140を大きく確保することができ、圧力脈動の効果を損なうことなく外観を小型化したマフラー及びそれを用いたエンジン作業機を実現できた。特に、コンクリートなどを切断するエンジンカッターなどでは、マフラー周辺にホイールガード、ブレードを回転させるための動力部を保持するためのアームがあり、マフラーの膨張室の高さ、横幅、奥行きが制限されてしまうが、それにも拘わらずに膨張室40、140を大きく確保でき、排気ポートと膨張室との接続する通路(管路)の長さも十分確保でき、圧力脈動による低排気ガス、高出力の効果を得ることができた。さらに、膨張室40、140の共通化を行えば、接続管路21、121やブランチ管路31、130の長さや断面積を変えるだけで、脈動の同調回転数を変更することが容易であって、異なる排気量への適用も容易となるので、多種多様な膨張室のマフラーを容易に製造することができる。
As described above, according to the embodiments of the present invention, the
本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば上述の実施例ではエンジン作業機の例としてコンクリートなどを切断するエンジンカッターの例を用いて説明したが、これだけに限られずに2サイクル及び4サイクルエンジンを動力源とするその他の作業機器に適用することも可能である。またエンジン作業機に装着される先端工具は、回転ブレードだけに限られずに公知の様々な工具や作動部材を用いることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, an example of an engine cutter that cuts concrete or the like has been described as an example of an engine work machine. It is also possible to do. Further, the tip tool mounted on the engine working machine is not limited to the rotary blade, and various known tools and operating members can be used.
1 エンジン作業機 2 エンジン
3 シリンダ 4 ピストン
5 ハンドル部 6 燃焼室
7 点火プラグ 8 排気ポート
8a 軸線 9 クランクケース
10 ハンドル 11 回転ブレード
12 ホイールガード 13 アーム
14 エンジンカバー 16 クランク軸
17 吸気ポート 20 マフラー
21 接続管路 21a 開口部
21b 開口部(膨張室流入口) 21c、21d 開口部
22 中央ウォール 22a 折曲部
23 右ウォール 24 左ウォール
27 フランジ 27a、27b 貫通穴
30 ブランチ部材 30a、30b 端部
30c 折曲部 30d 段差部
31 ブランチ管路 31a、31b カラー
35 仕切板 35a 開口部
35b、35c 貫通穴 36b、36c 折曲部
37a〜37d ビード 38a、38b 貫通穴
39a〜39j 矢印(排気ガスの流れ) 40 膨張室
40a 第一膨張室 40b 第二膨張室
41 前ハウジング 41a 排気口
41b 取付部 41c 切抜部
41d 開口部 41e リブ
43a、43b ネジ穴 43c、43d 貫通穴
44 閉鎖部 45、46 突出部
45b、46b ビード 47 突出部
48a、48b、48c ビード 49 フランジ
51 後ハウジング 51a 開口部
51b 外縁部 52a、52b ネジ穴
52c、52d 貫通穴 53、54 凸部
55a〜55e ビード 60 排気管
120 マフラー 121 接続管路
121b 開口部 121d 開口部
122 溶接部 123 右ウォール
123d 切欠部 124 左ウォール
125 点線 127 フランジ
127a 穴 128a、128b カラー
130 ブランチ管路 130a 開口端
130b 閉鎖端 131 前ウォール
132 後ウォール 135 仕切板
135a〜135c 開口部 135d リブ
135f、135g ネジ穴 140 膨張室
140a 第一膨張室 140b 第二膨張室
141 前ハウジング 141a 排気口
141b 平板状部分 141c 切抜部
141d 開口部 142a〜142e ビード
143a ネジ穴 145、145a〜145c 突出部
147 突出部 147a ネジ穴
148b、148c 溶接ビード 149 フランジ
149a 排気口 151 後ハウジング
151a 開口部 151b 外縁部
152a〜152d ネジ穴 155a ビード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine working machine 2 Engine 3 Cylinder 4 Piston 5 Handle part 6 Combustion chamber 7 Spark plug 8 Exhaust port 8a Axis 9 Crankcase 10 Handle 11 Rotating blade 12 Wheel guard 13 Arm 14 Engine cover 16 Crankshaft 17 Intake port 20 Muffler 21 Connection Pipe 21a Opening 21b Opening (expansion chamber inlet) 21c, 21d Opening 22 Central wall 22a Bending part 23 Right wall 24 Left wall 27 Flange 27a, 27b Through hole 30 Branch member 30a, 30b End 30c Bending Part 30d Step part 31 Branch pipe 31a, 31b Collar 35 Partition plate 35a Opening part 35b, 35c Through hole 36b, 36c Bending part 37a-37d Bead 38a, 38b Through hole 39a-39j Arrow (flow of exhaust gas) 40 Tension chamber 40a First expansion chamber 40b Second expansion chamber 41 Front housing 41a Exhaust port 41b Mounting portion 41c Cutout portion 41d Opening portion 41e Rib 43a, 43b Screw hole 43c, 43d Through hole 44 Closure portion 45, 46 Protruding portion 45b, 46b Bead 47 Protruding part 48a, 48b, 48c Bead 49 Flange 51 Rear housing 51a Opening part 51b Outer edge part 52a, 52b Screw hole 52c, 52d Through hole 53, 54 Convex part 55a-55e Bead 60 Exhaust pipe 120 Muffler 121 Connection pipe line 121b Opening part 121d Opening part 122 Welding part 123 Right wall 123d Notch part 124 Left wall 125 Dotted line 127 Flange 127a Hole 128a, 128b Collar 130 Branch pipe line 130a Open end 130b Closed end 131 Front wall 132 Rear wall 13 5 Partition plate 135a-135c Opening part 135d Rib 135f, 135g Screw hole 140 Expansion chamber 140a First expansion chamber 140b Second expansion chamber 141 Front housing 141a Exhaust port 141b Flat plate part 141c Cutout part 141d Opening part 142a-142e Bead 143a Screw Hole 145, 145a to 145c Protruding part 147 Protruding part 147a Screw hole 148b, 148c Welding bead 149 Flange 149a Exhaust port 151 Rear housing 151a Opening part 151b Outer edge part 152a to 152d Screw hole 155a Bead
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